生态修复技术与方法研究述评

李德昊

引言

生态修复是以生态学原理为基础，运用生物修复和各种物理修复，化学修复以及多种工程技术手段，进行优化组合，从而达到最佳效果和最低耗费的环境污染综合修复方法。生态修复技术是以生态修复理论为研究基础，对于不同特点的退化具体环境进行研究，最终找到适用于当地生态环境修复以及可持续发展的一种技术模式。

生态修复技术应用较早，但在二十世纪末才开始比较系统的进行归纳整理，并在生态工程领域中对其进行探讨。如土壤重金属污染的生态修复在我国的发展历程，串丽敏等将其分为四个阶段：第一阶段主要通过填埋、刮土、复土等物理修复为主的措施治理退化土壤；第二阶段主要技术研究向土地资源的稳定利用以及相关的基本环境工程的配套物理修复转变；第三阶段主要通过土地复垦技术，选用先锋植物和耐性植物以达到恢复土壤特性的目的，以物理、化学和生物恢复等技术为主；第四阶段也就是21世纪以后的修复技术，包括植物修复、动物修复、微生物修复、固化稳定化技术、土壤气提、氧化还原技术、热脱附淋洗以及化学萃取技术等多种方法，尤其以植物修复作为研发的应用重点。

一、生态修复技术

生态修复技术可分为单项修复技术及复合修复技术。单项修复技术可分为化学修复技术、物理修复技术、植物修复技术、微生物修复技术。复合修复技术为多个单项修复技术的综合应用。

（一）化学修复技术

化学修复技术是指通过使用化学试剂与土壤中污染物发生反应，从而把土壤中的污染物进行分离转化，最后降解成为低毒物质或无毒物质。典型的化学修复技术包括氧化还原技术、化学淋洗技术、溶剂浸提技术、使用改良剂或抑制剂以及离子拮抗技术等，主要应用于污染土壤的生态修复中中和以及去除有毒物质，通过强制去除或固定污染物的方法，达到对生态环境的修复。如曹心德等应用化学钝化修复方法，向土壤中添加稳定化剂后，通过一系列反应，降低污染物的生物有效性和可迁移性从而进

行修复。

这种方法的优点在于低投入、高效率、修复速度快、操作方法简单等，主要用于修复大面积的土壤污染。但是该方法的缺点包括化学药剂的使用会破坏土壤结构，以及引起二次污染并导致已被稳定的污染物被再度活化的可能等。

（二）物理修复技术

物理修复技术主要是使用物理手段，利用土壤理化性质与重金属的特性不同，对土壤中的重金属进行分离和固定，从而实现清洁土壤中污染物并减小污染物的环境风险和健康风险的目的。物理修复技术包括去表土法、客土法、深耕翻土法、换土法、热解吸法、玻璃化技术以及电动修复等多种技术手段。如黄铭洪提出在对矿区土地的物理修复中，可以通过粉碎、压实、剥离、分级、排放等技术改进矿区退化土地的物理特性。

物理修复技术优点是其使用方法相对方便灵活，并且修复周期较短，主要应用在处理重金属污染，尤其是在被重金属污染的土壤修复的过程中广泛应用。需要注意的是物理修复技术需要的工程量较大，使用成本比较高。

（三）植物修复技术

植物修复技术是应用最广泛的生态修复技术，主要应用于由于重金属污染和有机物污染造成的土壤污染。植物修复技术是应用某种特定的植物对某些污染物的忍耐和超量积累吸收富集土壤中特定的污染元素，将植物收获之后进行处理，最后从土体中去除该种重金属完成生态修复。植物修复技术主要包括植物萃取技术、根际过滤技术、植物固化技术。如韦朝阳、陈同斌通过超富集植物的萃取技术清除土壤重金属污染，对被污染的土壤进行修复。该技术还广泛应用于退化环境的生态修复中。如王薇在河流廊道与生态修复中把植物修复技术应用于河流廊道的生态修复上。张饮江采用通过水生植物进行滨水带生态修复的方法。

植物修复技术与物理及化学修复技术相比，主要有以下五方面优点。一是成本低，用植物修复法比物理、化学处理法的费用低。二是植物修复污染土壤的过程可以在不破坏土壤生态环境的基础上增加土壤有机质含量，从而能更好地使土壤结构和肥力得到保持。三是可以同时对污染土壤及其周边污染水体进行修复。四是集中处理收获物可有效避免二次污染。五是植物修复几乎没有什么环境扰动更有利于土壤的固定。但是植物修复技术还有很多不足，如植物对重金属污染物的修复多适用于修复中等污染程度的土壤，单种植物一般只能修复特定重金属污染的土壤而无法处理多种金属复合污染造成的土壤污染，同时有可能造成土壤中的其他重金属活化，超富集植物个体偏小，生长速度较慢，修复土壤周期过长，不能对污染土壤进行快速修复。

（四）微生物修复技术

该技术被广泛的应用于多种污染修复中，其原理主要是运用微生物对环境中的有机污染物质进行降解和转化从而达到对生态环境的修复。微生物修复中主要是应用细菌、真菌、原生动物等三大类微生物。如多环芳类物质造成的土壤污染主要采用微生物降解的方法进行修复。董哲仁等利用培育的生物及培养接种的微生物生命活动，转化转移及降解水中的污染物，最后達到恢复水体的结果。李清波等人则通过真菌和藻类使用，对土地中的农药除草剂主要成分阿特拉津进行降解。

微生物修复技术具有快速、安全、费用低廉的优点，缺点是有机污染物的生物修复过程中可能会存在不同程度的次生代谢产物，其中部分代谢产物有比其母体污染物更大的毒性，反而会使土壤增强生态毒性。

二、复合生态修复技术

生态修复的过程很复杂，往往无法通过某一种的修复技术完成对整个生态系统的修复，而复合修复技术就是通过对不同修复技术特点的分析，进行不同修复技术的有效组合，从而形成一个全新的更好的生态修复技术。

宋旭等利用物理-生态修复技术，运用培育的植物和微生物以及水生动物的生命活动转移，转化及降解污染物，最终净化水体。秦伯强根据湖泊具体特点和微囊藻水华的生理生态特性，采取多种生态修复技术相结合的手段控制和去除水源地区域水体中的蓝藻。李春晖提出物理修复、化学修复、微生物修复等多项修复技术结合对城市湿地进行生态修复。这些方法都是结合植物修复与微生物修复的复合修复技术的优秀应用。

三、发展与展望

生态修复技术是用于解决当前生态威胁问题的主要手段。我国的生态修复技术在研究上取得了不错的进展，并且有希望发挥出更加重要的作用。然而在这个过程中还存在以下几方面的不足。

（一）植物修复技术存在问题亟待解决

虽然植物修复技术具有成本低、较好的综合生态效益等特点，但是这项技术在理论的构建、修复机理、技术上仍有许多困惑亟待解决。同时据目前得到的实验表明，植物修复技术所需的时间为一年以上甚至十多年，过长的周期严重的限制了这项技术应用在更多方面的发展，这方面的研究也需要加强。目前国内外对于植物修复的研究，重点多在植物对重金属的富集能力上，但对收获物的处理上研究的并不深入，如何使这些不能回收利用的收获物避免二次污染的问题仍待解决。

（二）科学研究向应用方面以及商业化的转化

很多研究发现及成果虽然在实验室的模拟实验中有所收获，但是还没有验证其应用在复杂条件下的实际效果，还有就是科学研究如何加快向应用方面以及商业化的转化也是一道难题。

（三）各学科知识交叉综合地运用

如何将各学科的知识交叉综合地运用生态修复技术中，尤其是对分子生物学、环境工程学、基因工程等方面的理论方法研究，从而不断创造新的生态修复技术。目前这方面的研究工作刚刚起步，植物修复中对于基因技术应用已成为该领域研究中的关键课题，未来有可能获得革命性的突破，但是转基因技术的运用也可能会威胁当地生物群落，甚至转基因植物与野生植物的杂交不能使后代保留某些转基因植物的特征。因此，仍需加强对于筛选有价值基因、降低转基因植物对周围环境的影响、调控转基因植物的遗传性能等方面的深入研究。

（四）现有技术的优化组合与创新

在对于综合技术的研究过程中，根据不同的修复技术在修复周期、成本及副作用等方面所存在的差异，如何把现有的技术进行更有效的优化组合或者总结出更新更有效的修复技术。如某些物理或者化学方法与植物修复进行结合。综合应用电化法和土壤淋洗法以及植物提取法各自的优缺点和适用范围，应用在修复污染土壤的过程中，也许会获得更理想的处理效果。

（作者单位：成都理工大学旅游与城乡规划学院）